不同煮制时间对水煮鸡蛋质构及蛋黄脂质成分的影响

何立超,马素敏,李成梁,杨海燕,孙秀秀,吴文敏,靳国锋,*

(1.武汉设计工程学院食品与生物技术学院,湖北武汉 430205;2.华中农业大学食品科学技术学院,湖北武汉 430070)

鸡蛋富含蛋白质、脂质、维生素以及各种微量无机矿物质元素,是一种营养丰富且比较均衡的动物性食品,在全世界范围内广泛食用。鸡蛋既能适合婴幼儿食用,也能适合老年人食用[15]。因此,蛋品产业是世界食品工业的重要组成部分[67]。鸡蛋可以加工成很多产品供人们食用。煮鸡蛋是众多鸡蛋产品中一种重要的产品类型,其加工工艺简单,在人们的日常生活饮食中占有非常重要的地位,是世界上许多地方人们早餐食品的重要组成部分[812]。有研究表明,水煮蛋由于其加工温度相对较低,不仅营养成分保持较好,而且蛋白质的消化吸收率也很高[1314]。虽然煮鸡蛋是人们最熟悉的营养性蛋制品,但是关于水煮鸡蛋的研究却相对较少。Erdogdu等[15]研究采用空气冲击冷却来代替传统水浴冷却,加快煮鸡蛋的冷却速度;Fang等[16]研究了不同煮制工艺(不同温度时间组合)对单增李斯特菌在水煮鸡蛋蛋白上生长存活动力学规律的影响,发现70 ℃(15 min)和80 ℃(20 min)煮制样品中李斯特菌的生长受到抑制,而在100 ℃煮制样品中抑制效果完全消失,其主要原因是100 ℃(10 min)完全使溶菌酶变性失活。

在煮鸡蛋加工过程中煮制时间是决定产品营养及感官品质的重要因素,不同的煮制时间会对鸡蛋蛋清、蛋黄的凝胶特性及蛋黄的脂质组成产生重要影响,进而影响鸡蛋的质构、口感及风味。但是,到目前为止还未见关于不同煮制时间对鸡蛋品质影响的研究报道。本文主要通过对不同的煮制时间条件下鸡蛋蛋白和蛋黄的水分含量、质构特性、感官品质以及蛋黄脂质组进行分析来探讨不同煮制时间对水煮鸡蛋感官、质构及营养品质的影响,为消费者或研究人员提供相关理论和技术指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜鸡蛋(海兰褐壳蛋) 购自武汉九峰山养鸡场;无水乙醇、三氯甲烷、甲醇、氯化钠等 均为国产分析纯;正己烷(色谱纯) 德国Meker公司;BF3-MeOH(14%)(色谱纯) 上海安普实验科技有限公司。

Agilent 7890B/5977A气相色谱质谱联用仪 美国安捷伦科技有限公司;75 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取头 美国Supelco公司;TAXT plus物性测试仪 英国STABLE MICRO.SYS公司;UPLCQE-MS/MS高分辨液质联用分析仪 美国Thermo Fishe公司;低场核磁共振成像分析仪 上海纽迈电子科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 煮制条件 选取大小形状尽可能一致的新鲜鸡蛋40枚,平均分成4组,分别于常压下沸水中煮制10、15、20、25 min。煮制结束后,用室温自来水冷却10 min,冷却结束后每组分别随机取样5枚蛋进行各项指标测试。

1.2.2 水分含量测定 参照国家标准GB 5009.3-2010方法测定。

1.2.3 低场核磁分析 参照刘斯琪等[17]的方法稍加修改。将煮熟后蛋白和蛋黄分别用圆筒取样器(直径1 cm)取样,放入玻璃核磁试管中(口径18 mm),然后将样品管放置于NMR探头中(保持32 ℃),用CPMG序列测试横向驰豫时间T2,接收机带宽SW为100 kHz,采样起始点控制参数RFD为0.080 ms,模拟增益RG1为20.0,90°和180°脉宽P1和P2分别为12和24.48 μs,采样点数TD为250002,数字增益DRG1为3,数字半径DR为1,累加扫描次数NS为8,等待时间(Tw)为4000 ms,回波时间(EchoTime)为500.00 μs,回波个数(EchoCount)为5000。

1.2.4 质构分析 将蛋白切成1 cm×1 cm×0.5 cm的小块,蛋黄一分为二,切成两个半球形,在室温条件下,利用质构仪TPA(Texture profile analysis)模式测定,探头P36R,测前速率1 mm/s,测试速率1 mm/s,测后速率1 mm/s,蛋白形变50%,蛋黄形变20%,每个样品进行两次轴向压缩。蛋清两次压缩时间间隔3 s,蛋黄两次压缩时间间隔1 s,触发力均为5 g。测定指标包括硬度、弹性、凝聚性、回复性和咀嚼性等。

1.2.5 蛋黄脂质组成测定 参照王庆玲等[18]的方法,甘油酯和磷脂用UPLCQEMS/MS测定。色谱柱:hypersil gold C18(100 mm×2.1 mm 1.9 μm,Thermo Fisher,CA)。双流动相模式,流动相A为醋酸∶水(60∶40)和10 mmol/L醋酸铵;流动相B为异丙醇∶乙腈(90∶10)和10 mmol/L醋酸铵。梯度洗脱30 min,流速 250 μL/min,柱温箱 45 ℃,试样盘10 ℃。正负离子模式MS/MS分析,m/z范围分别为240～2000 amu和200～2000 amu。全扫描模式分辨率为70000,裂解模式分辨率为17500。

离子源参数:电喷雾电压3000 V,毛细管温度320 ℃,加热器温度300 ℃。鞘流气流速35 Arb,辅助气流速10 Arb。

1.2.6 蛋黄胆固醇酯(CL)测定 胆固醇酯用UPLCMS/MS测定,UPLC参数同1.2.5,用选择反应监测器(SRM)模式获取数据。ESI离子质谱条件:离子源电压3500 V,离子传输管温度300 ℃,喷雾器温度275 ℃,鞘流气流速38 Arb,辅助气流速15 Arb,尾吹气流速1 Arb。循环时间为1 s。Q1和Q3的分辨率均为0.7半峰全宽(FWHM)。

1.2.7 蛋黄脂肪酸组成分析 参考Folch法[19],用2∶1的氯仿甲醇提取蛋黄中的油脂。气相色谱条件:HP5ms Ultra Inert(30 m×0.25 mm×0.25 μm);程序升温:初温40 ℃,6.5 ℃/min升至100 ℃,保持1 min;10 ℃/min升至130 ℃,保持1 min;再以3 ℃/min升至150 ℃,保持5 min;以4 ℃/min升至170 ℃,保持5 min;最后以3 ℃/min升至250 ℃,保持10 min。汽化室温度:300 ℃;进样量:1 μL;载气:He,分流比为10∶1,分流流量:8 mL/min;溶剂延迟3 min。质谱条件:EI离子源;离子源温度:230 ℃;电子能量:70 eV;质量范围:35～450 amu。

1.2.8 感官评定 选10位经过培训的人员进行感官评分,感官评分标准见表1。

表1 感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standard

1.2.9 数据分析 所有数据采用平均值±标准偏差表示。不同处理组之间用单因素方差分析方法(ANOVA)进行分析,组间平均值之间用Duncan’s多重比较法比较,显著水平α=0.05。所有分析均用SAS 9.0软件分析。

2 结果与分析

2.1 不同煮制时间鸡蛋蛋白和蛋黄中水分含量分析结果

由表2可以看出随煮制时间的延长,鸡蛋蛋白中的水分含量在煮制时间15 min之前呈逐渐降低的趋势,之后保持相对稳定;而蛋黄中的水分含量则在煮制20 min之前逐渐降低,之后才保持相对稳定。这表明在常压条件下蛋白煮制15 min就可完全变性凝固,充分形成凝胶网络,持水能力达到饱和,而蛋黄则在煮制20 min后才能完全变性凝固。金志强等[20]用低场核磁共振设备研究了不同煮制时间条件下鸡蛋蛋白和蛋黄的弛豫特性,也发现在煮制过程中蛋清要先于蛋黄凝固变性。

表2 不同煮制时间蛋黄及蛋白的水分含量(%)Table 2 Moisture content of egg white and yolk at different boiled time(%)

低场核磁结果见表3,蛋清T2弛豫时间分2部分,分别用T21、T22表示。T21表示的是不易流动水;T22表示自由流动水,在鸡蛋的加热过程中随着蛋白质大分子变性形成凝胶网络结构可以将这部分水束缚起来。从表3中可以看出蛋清T21峰所占的比例随着煮制时间延长,从10 min(93.0%)到15 min(94.0%)出现了增大,15 min之后基本保持稳定;T22则在10～15 min过程中出现降低,从7%降低到6%,15 min之后基本保持稳定,进一步表明煮制15 min后,蛋清蛋白质已完全变性凝固。对于蛋黄,表3结果表明,蛋黄水分的T2弛豫分3部分(T21、T22和T23),其中T22占75%以上,T23占10%以上,其中T21表示的是蛋黄中流动性最差的结合水,一般与大分子紧密结合;T22是指与大分子结合不紧密,但被束缚在凝胶网格中的不易流动水,可以通过物理化学处理,破坏凝胶而将其释放出来;T23则主要指吸附在蛋黄表面流动性强、自由度较大的水。随着煮制时间的延长,到煮制20 min时蛋黄T23峰消失,而T21峰的比例逐渐降低,T22的比例逐渐增加,之后基本趋于稳定,这进一步证明蛋黄中的蛋白质要煮至20 min,才能形成充分的凝胶网络,将游离水分束缚。

表3 不同煮制时间鸡蛋蛋清、蛋黄T2驰豫分析结果Table 3 The T2 analysis result of the egg white and yolk boiled for different times

2.2 不同煮制时间鸡蛋蛋白和蛋黄质构分析结果

从表4中可以看出煮制时间从10 min增加到25 min过程中蛋清与蛋黄的硬度、咀嚼性和胶黏性都表现出先升高后降低的变化趋势,三者均在煮制时间为15 min时达到最大值。而弹性和内聚性,无论是蛋清还是蛋黄均随煮制时间变化不显著。对于回复性,蛋白与蛋黄的变化趋势存在差异,随煮制时间延长蛋清回复性逐渐增大,而蛋黄回复性逐渐减小。

表4 不同煮制时间对水煮鸡蛋质构特性的影响Table 4 Effect of different boiled time on the textural profiles of the boiled eggs

鸡蛋蛋清蛋白质的热诱导凝胶形成主要包括蛋白质变性和聚集两个过程,首先是蛋清中的单体蛋白质由天然状态转变为变性状态,再通过折叠作用形成高相对分子质量的可溶性聚集物,然后在二硫键的作用下,预凝胶聚集物逐渐变稠,形成凝胶[21]。水煮蛋蛋清、蛋黄的这些质构特性主要与蛋白质的含量及蛋白变性凝胶及降解程度有关[22],一般蛋清蛋白质含量越高,凝胶程度越大,其硬度和咀嚼性就越大。由于煮制过程中有蛋壳膜和蛋壳的保护,蛋白质含量的变化很小,因此,其硬度的差异主要是与蛋白质的变性或热分解程度有关。在15 min之前,蛋白质还未达到完全变性的程度,随着煮制时间的延长,蛋清、蛋黄的变性程度加大,刚性增加,造成硬度、咀嚼性和胶黏性的增加;15 min之后,继续加热煮制,可能原来因变性发生聚集的蛋白又发生解离和进一步的水解,蛋白或蛋黄硬度降低。对于弹性指标,本研究中煮制时间对蛋白、蛋黄的影响不显著。这与文献报道结果相一致,李俐鑫等通过研究发现在pH、加热温度、蛋白质浓度以及加热时间四个因素中,加热时间是对蛋清蛋白凝胶弹性影响最不显著的因素[23]。

2.3 不同煮制时间鸡蛋蛋黄脂质组成分析结果

从图1中可以看出,在煮制过程中甘油三酯(TG)和甘油二酯(DG)的含量均随煮制时间延长先升高后降低,煮制15 min时含量最高。磷脂是鸡蛋蛋黄中的主要功能性脂质,禽蛋中的磷脂不仅含量高而且种类多。Ali等[24]采用UPLCQTOFMS技术从鸡蛋蛋黄中检测到6类磷脂,共57个分子种,其中磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰己醇(PI)、磷脂酰丝氨酸(PS)、鞘磷脂(SM)和溶血卵磷脂(LPC)是蛋黄磷脂中最主要的磷脂种类。本研究除上述文献报道的6类磷脂外,还检测到了磷脂酸(PA)、磷脂酰甘油(PG)和溶血磷脂酰乙醇胺(LPE)以及神经酰胺(Cer)。其中具有生物活性功能的PC、PE、PI、PA、PG和Cer均在煮制15 min的样品中含量最高。SM的含量在煮制10 min的样品中含量最高,其次是15 min样品,但是二者差异不明显。与前面几种功能性磷脂相比，溶血磷脂(LPC、LPE)则对人体易产生不利影响,对红细胞具有强溶血作用,大剂量溶血磷脂进入人体时,会因短时间内红细胞大量溶解导致人体出现各种出血症状而死亡[25]。在四个不同煮制时间样品中,煮制15 min时,鸡蛋蛋黄中的溶血磷脂含量最低。随煮制时间延长,蛋黄中的胆固醇(CL)含量逐渐降低,但是变化不显著。因此,从营养角度综合考虑在煮制15 min,鸡蛋蛋黄中的营养成分最好。

图1 不同煮制时间蛋黄脂质组成Fig.1 The lipid components of the eggs boiled for different times

2.4 不同煮制时间鸡蛋蛋黄脂肪酸组成分析结果

脂肪酸是脂质的重要组成部分。不同煮制时间对鸡蛋蛋黄中脂肪酸组成的影响结果见表5。从表5中可以看出,鸡蛋蛋黄中含量最高的脂肪酸是C18∶1,其次是C16∶0。鸡蛋在煮制20 min时,样品中饱和脂肪酸(∑SFA)含量略高于其他组样品;单不饱和脂肪酸(∑MUFA)煮制前20 min含量下降显著(p<0.05),之后延长煮制时间变化不显著;而多不饱和脂肪酸(∑PUFA)则在煮制前15 min含量变化不显著,之后随煮制时间延长含量显著下降(p<0.05)。多不饱和脂肪酸中代表性的ω3脂肪酸二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)的含量均随煮制时间的延长而降低,但是煮制10 min与15 min样品之间差异不显著。世界卫生组织专家指出,多不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比率(P/S)高于0.4与n6/n3多不饱和脂肪酸的比率小于4,从营养性的角度讲是比较理想的[26]。本研究结果表明所有实验组样品的脂肪酸组成比例均是比较理想的。但是从功能性多不饱和脂肪酸(DHA和EPA)的含量变化来看,鸡蛋煮制10 min或15 min是比较理想的。张瑞[14]等也研究发现相比较煎鸡蛋和荷包蛋这两种常用的鸡蛋烹饪方式,水煮(8～10 min)对鸡蛋蛋黄中ω3脂肪酸(DHA和EPA)的影响最小。

表5 不同煮制时间蛋黄中脂肪酸含量(mg/100 g)Table 5 Fatty acid content of egg yolk at different boiled time(mg/100 g)

2.5 不同煮制时间鸡蛋蛋清、蛋黄感官评价结果

从图2可以看出,随煮制时间延长蛋清和蛋黄腥味、细腻度以及色泽评分值都呈逐渐降低的变化趋势。其中，蛋清和蛋黄的腥味在煮制10～15 min过程中显著降低(p<0.05),15 min之后变化不显著(p>0.05);蛋白的细腻度在煮制10～15 min的过程中会显著降低(p<0.05),而色泽变化不显著(p>0.05),但15 min后两者降低不显著；蛋黄的细腻度和色泽则在煮制10～15 min过程中变化不显著(p>0.05),15 min以后显著降低(p<0.05)。其余口感、咀嚼香味以及弹性的感官评分值均在煮制时间为15 min时最高。综合评价煮制15 min的鸡蛋样品感官评价值最高。

图2 不同煮制时间鸡蛋感官评价结果Fig.2 Sensory evaluation result of the egg boiled for different times

3 结论

综合质构、脂质组成以及脂肪酸分析结果,本研究表明煮制15 min可以使鸡蛋蛋清蛋白质充分变性凝固,产品感官评分最高。蛋黄中的多不饱和脂肪酸(∑PUFA)在煮制前15 min含量变化不显著,之后随煮制时间延长含量显著下降(p<0.05),EPA和DHA的含量均随煮制时间的延长而降低。鸡蛋在煮制过程中胆固醇的含量随煮制时间的延长会降低,但是降低趋势不显著。这些研究将为鸡蛋的热加工处理及高营养性鸡蛋产品开发提供一定理论指导。本研究没有进一步探讨不同程度的蛋白质变性对水煮鸡蛋的消化吸收性会产生怎样的影响,而这是对煮制后鸡蛋蛋清对消费者营养与否的最直接反应,后续还需要进一步研究。

[1]Kim J,Magnuson A,Tao L,et al. Potential of combining flaxseed oil and microalgal biomass in producing eggsenriched with n3 fatty acids for meeting human needs[J]. Algal Research,2016,17:3137.

[2]Ruxton C H S,Derbyshire E,Gibson S. The nutritional properties and health benefits of eggs[J]. Nutrition and Food Science,2010,40(3):263279.

[3]Iannotti L L,Lutter C K,Bunn D A,et al. Eggs:the uncracked potential for improving maternal and young child nutrition among the world’s poor[J]. Nutrition Reviews,2014,72(6):355363.

[4]Golzar Adabi S,Ahbab M,Fani A R,et al. Egg yolk fatty acid profile of avian speciesinfluence on human nutrition[J]. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition,2013,97(1):2738.

[5]Erdogdu F,Ferrua M,Singh S K,et al. Airimpingement cooling of boiled eggs:Analysis of flow visualization and heat transfer[J]. Journal of Food Engineering,2007,79(3):920928.

[6]Stadelman W J. Egg science and technology(4th ed)[M]. New York:Haworth Press,Inc.,1995:16.

[7]Stadelman W J. Egg science and technology(4th ed)[M]. New York:Haworth Press,Inc.,1995:465482.

[8]Kral T V E,Bannon A L,Chittams J,et al. Comparison of the satiating properties of eggversus cereal grainbased breakfasts for appetite and energy intake control in children[J]. Eating Behaviors,2016,20:1420.

[9]Siegariz A M,Popkin B M,Carson T. Differences in food patterns at breakfast by sociodemographic characteristics among a nationally representative sample of adults in the United States[J].Preventive Medicine,2000,30(5):415424.

[10]Ratliff J,Leite J O,De O R,et al. Consuming eggs for breakfast influences plasma glucose and ghrelin,while reducing energy intake during the next 24 hours in adult men[J]. Nutrition Research,2010,30(2):96103.

[11]Reimers K,Meyer M,Ward T,et al. Egg white breakfast is more satiating than an equal calorie whole egg breakfast[J]. Journal of the Academy of Nutrition & Dietetics,2013,113(9):A35.

[12]Reeves S,Halsey L G,Mcmeel Y,et al. Huber. Breakfast habits,beliefs and measures of health and wellbeing in a nationally representative UK sample[J]. Appetite,2013,60(1):5157.

[13]黄燕,何劲,雷帮星. 不同烹饪方式对乌鸡蛋黄营养成分损失的影响[J]. 保鲜与加工,2016,16(5):6466.

[14]张瑞,何丽丽,郭莹,等. Ω3脂肪酸强化鸡蛋在不同烹饪方法中的营养损失[J]. 中国食物与营养,2015,21(8):6468.

[15]Erdogdu F,Ferrua M,Singh S K,et al. Airimpingement cooling of boiled eggs:Analysis of flow visualization and heat transfer[J]. Journal of Food Engineering,2007,79(3):920928.

[16]Fang T,Huang L. Growth and survival kinetics of Listeria monocytogenes in cooked egg whites[J]. Food Control,2014,36(1):191198.

[17]刘斯琪,林向阳,朱丰,等. 利用核磁共振技术研究食盐对鸭蛋黄品质的影响[J]. 食品工业科技,2016,12:160166.

[18]王庆玲,金永国,卢士玲,等. 不同禽蛋蛋黄甘油三酯的脂质组学比较研究[J]. 现代食品科技,2017,33(2):210216.

[19]Folch J,Lees M,Stanley G H S. A sample method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues[J]. Journal of Biological Chemistry,1957,226(1):497509.

[20]金志强,张锦胜,刘玉环,等. 利用核磁共振及成像原理研究鸡蛋的煮熟过程[J]. 食品工业科技,2008(8):112114.

[21]陈彰毅,赵燕,涂勇刚,等. 蛋清蛋白质凝胶化机理的研究进展[J]. 食品工业科技,2014,35(4):369379.

[22]周长旭,靳红果,辛营营,等. 蛋白质量浓度对鸡蛋热诱导凝胶特性的影响[J]. 食品科学,2012,33(9):118121.

[23]李俐鑫,迟玉杰,孙波. 蛋清蛋白质凝胶质构特性的研究[J]. 食品工业科技,2007,28(8):5763.

[24]Ali A H,Zou X,Lu J,et al. Identificationv of phospholipids classes and molecular species in different types of egg yolk by using UPLCQTOFMS[J]. Food Chemistry,2017,221:5866.

[25]Weltzien H,Arnold B,Reuther R. Quantitative studies on lysolecithinmediated hemolysis. Use of etherdeoxy lysolecithin analogs with varying aliphatic chainlengthes[J]. Biochimica et Biophysica Acta(BBA)Biomembranes,1977,466(3):411421.

[26]王永祥,张玉斌,韩玲,等. 牦牛肝脏中脂肪含量与食用品质、脂肪酸组成的相关性[J]. 食品科学,2014,35(6):164167.